JP5135168B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真法を用いた画像形成装置に関し、特に画像形成装置における出力画像の濃度補正方法に関するものである。

電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、装置起動時或いは画像濃度を適正に設定するためのモード（キャリブレーションモード）が設定されたとき、トナー担持体上に直接トナーを転写して濃度補正パターン（基準画像）を形成し、その濃度を検出して濃度補正を行うのが一般的である。例えばカラー画像形成装置の場合、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各画像形成部により像担持体上に各色の基準画像が形成され、中間転写ベルト等のトナー担持体上に転写された基準画像の濃度を検知手段により検知して濃度補正を行う。

画像濃度の調整方法としては、検知された画像濃度に基づいて感光体の帯電電位、現像バイアス電位、露光装置による露光量等を調整する方法が挙げられるが、カラー画像形成装置においては、キャリブレーションは色味を合わせる重要な役割を果たしており、ベタ濃度部（ソリッド領域）と中間調濃度部（ハーフトーン領域）とを含む画像を安定して高品質に出力するためには、ベタ濃度及び中間調濃度の両方の補正精度を向上させることが必要である。また、生産性（画像形成効率）を低下させずに効率的なキャリブレーションを行うことも要求されている。

例えば特許文献１には、先ず、テストベタパッチによる画像濃度検出により現像剤担持体の周速比を制御してベタ濃度の制御を行い、次にテスト中間調パッチによる画像濃度検出によりレーザパワーを制御して中間調濃度の制御を行うことにより、中間調からベタに至るまでのトナー付着量を正確に行うことを可能とする方法が開示されている。

また、特許文献２には、周速比可変設定手段によりテストベタパッチのトナー付着量検知から画像形成時の像担持体に対する現像剤搬送担持体の周速比を制御してベタのトナー付着量制御を行い、現像装置の現像剤搬送担持体の周速を制御した後、像担持体上のライン幅制御を行うことにより、画像形成時の環境変化に対応して現像条件の可変設定を可能とし、所望のライン線幅を得ることを可能とする方法が開示されている。

また、特許文献３及び４には、感光ドラム及び該ドラム上のトナーに対し偏光光を照射し、かかる照射光と同一の偏光光を第１受光部で、照射光とは異なる偏光光を第２受光部で受光することが開示されており、特許文献３では、第１及び第２受光部でトナー付着量を測定することにより、トナー付着量を正確に測定可能とする方法が開示されている。特許文献４には、第１の受光部の出力信号と第２の受光部の出力信号とを所定の付着量にて切り換えて出力することにより、トナー付着量が増大しても検知精度を維持可能とする方法が開示されている。
特開平８−２９７３８４号公報 特開平９−５０１５５号公報 特許第２７２９９７６号公報 特開２００２−１６９３４５号公報

しかし、特許文献１及び２の方法では、ベタ濃度の検知結果に基づき現像剤担持体の像担持体に対する周速比を設定し、かかるベタ濃度補正時に設定した周速比で中間調濃度補正を行っているため、ベタ濃度補正時に周速比を種々変更する必要がある。このため、濃度補正を迅速に行うことが困難となるおそれがあり、加えて、周速比を何度も変更するとジッタ画像等の画像の不具合の発生の原因となるおそれがある。また、このような周速比の変更により、細線の再現性やドットの再現性等、画像自体の不具合が生じるおそれもある。

また、特許文献３及び４の方法では、反射光を２成分に分けて検知するのみならず、かかる２成分の反射光からの検知結果を用いて濃度補正を行うため、濃度補正制御が複雑になり、濃度補正を迅速に行うことが困難となるおそれがある。

本発明は、上記問題点に鑑み、簡単な構成で濃度補正時間を極力短くして画像形成効率を向上し、画質の不具合の発生を防止すると共にベタ濃度及び中間調濃度補正の精度も高いレベルで維持可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する露光装置と、現像剤担持体を有し前記露光装置により形成された静電潜像を現像する現像装置とを含む画像形成部と、該画像形成部により印字媒体に形成された基準画像の濃度を検知する検知手段と、該検知手段の検知結果に基づいてベタ濃度補正及び中間調濃度補正を行う制御手段と、を備えた画像形成装置において、画像形成時における前記現像剤担持体の前記像担持体に対する周速比を所定の第１周速比とするとき、前記制御手段は、前記周速比を前記第１周速比よりも小さい所定の第２周速比に可変してベタ濃度補正を行い、前記ベタ濃度補正後、前記周速比を前記第２周速比から前記第１周速比に可変して中間調濃度補正を行うことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、前記現像装置に印加される現像バイアスの印加条件を段階的に可変して所定濃度の濃度パターンから成る第１基準画像を形成すると共に前記第１基準画像の濃度検知結果に基づき現像バイアスレベルを設定して前記ベタ濃度補正を行い、前記ベタ濃度補正において設定された前記現像バイアスレベルを用いて所定順序の階調パターンから成る第２基準画像を形成すると共に前記第２基準画像の濃度検知結果に基づき中間調濃度補正を行うことを特徴としている。

また本発明は、前記制御手段は、前記露光装置の露光量を段階的に可変して形成された前記第２基準画像を用いて前記中間調濃度補正を行うことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記検知手段は、前記印字媒体に測定光を照射し、前記印字媒体からの反射光のうち正反射光及び乱反射光を受光して前記制御手段に出力可能であり、前記制御手段は、前記正反射光及び乱反射光のうちいずか一方の出力値に基づき前記ベタ濃度補正を行うことを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、画像形成時における現像剤担持体の像担持体に対する周速比を所定の第１周速比とするとき、制御手段が、周速比を第１周速比よりも小さい所定の第２周速比に可変してベタ濃度補正を行い、ベタ濃度補正後、周速比を第２周速比から第１周速比に可変して中間濃度補正を行うことにより、濃度補正における周速比の変更回数を少なくすることができるため、簡単な構成で濃度補正時間を極力短縮して画像形成効率を向上させると共に、ジッタ画像等の画像の不具合の発生を防止することができる。

また、ベタ濃度補正時に周速比を小さくすることにより、検知手段の出力特性を安定させることができるため、ベタ濃度補正精度を高いレベルに維持することができ、ベタ濃度補正後に中間調濃度補正を行うことにより、中間調補正精度も高いレベルに維持することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、制御手段が、現像装置に印加される現像バイアスの印加条件を段階的に可変して所定濃度の濃度パターンから成る第１基準画像を形成すると共に第１基準画像の濃度検知結果に基づき現像バイアスレベルを設定してベタ濃度補正を行い、ベタ濃度補正において設定された現像バイアスレベルを用いて所定順序の階調パターンから成る第２基準画像を形成すると共に、第２基準画像の濃度検知結果に基づき中間調濃度補正を行うことにより、より迅速且つ高精度に現像バイアスの印加条件を設定することができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１または第２の構成の画像形成装置において、制御手段が、露光装置の露光量を段階的に可変して形成された第２基準画像を用いて中間調濃度補正を行うことにより、より迅速且つ高精度に露光条件を設定することができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１〜第３の構成の画像形成装置において、検知手段が、印字媒体に測定光を照射し、印字媒体からの反射光のうち正反射光及び乱反射光を受光して制御手段に出力可能であり、制御手段が、正反射光及び乱反射光のうちいずか一方の出力値に基づきベタ濃度補正を行うことにより、複雑な制御を行うことなく簡単な構成でベタ濃度補正を行うことができるため、濃度補正時間をより短縮すると共にコストを減らすことができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明のカラー画像形成装置の構成を示す概略図である。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム（像担持体）１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転しながら各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト（印字媒体）８上に順次転写（一次転写）された後、二次転写ローラ９において用紙２８上に一度に転写（二次転写）され、さらに、定着部７において用紙２８上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において周速Ｄで反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される用紙２８は、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。また、二次転写ローラ９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのクリーニングブレード１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。

ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置４によって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向配置された現像ローラ（現像剤担持体）３ａａ、３ｂａ、３ｃａ及び３ｄａを備えると共に、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。

このトナーは、周速Ｓで回転する現像ローラ３ａａ〜３ｄａに担持され、現像ローラ３ａａ〜３ｄａに現像バイアスを印加することにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。また、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する現像ローラ３ａａ〜３ｄａの周速比Ｒ（Ｓ／Ｄ）は、所定の第１周速比Ｒ１に設定されている。

そして、中間転写ベルト８に所定の転写電圧で電界が付与された後、一次転写ローラ６ａ〜６ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のマゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング部５ａ〜５ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、従動ローラ１０、駆動ローラ１１及びテンションローラ２０に掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、用紙２８がレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラ９へ搬送され、中間転写ベルト８とのニップ部（二次転写ニップ部）において用紙２８上にフルカラー画像が二次転写される。トナー像が転写された用紙２８は定着部７へと搬送される。

定着部７に搬送された用紙２８は、定着ローラ対１３のニップ部（定着ニップ部）を通過する際に加熱及び加圧されてトナー像が用紙２８の表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙２８は、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。用紙２８の片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、用紙２８の両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した用紙２８の一部を一旦排出ローラ１５から装置外部にまで突出させる。その後、用紙２８は排出ローラ１５を逆回転させることにより分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ９に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により用紙２８の画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

画像形成部Ｐｄの下流側且つ二次転写ローラ９の上流側直近には濃度検知センサ２１が配置されている。濃度検知センサ２１は、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて中間転写ベルト８上に形成される濃度補正パターンに測定光を照射し、これらからの反射光を受光して光電変換して受光出力信号を出力し、出力値はＡ／Ｄ変換された後、センサ出力値（出力値）として後述する制御部３２に送信される。

濃度検知センサ２１としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサが用いられる。濃度補正パターンの濃度を測定する際、発光素子から中間転写ベルト８上の各パッチ画像に対し順次測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、及びベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。

トナーの付着量が多い場合には、ベルト表面からの反射光がトナーによって遮光されるので、受光素子の受光量が減少する。一方、トナーの付着量が少ない場合には、逆にベルト表面からの反射光が多くなる結果、受光素子の受光量が増大する。従って、受光した反射光量に基づく出力値により各色の濃度補正パターンのトナー付着量（トナー濃度）を検知し、予め定められた目標濃度と比較して現像バイアスや露光量の特性値などを調整することにより、各色について濃度補正が行われる。

図２は、本発明のカラー画像形成装置に用いられる検知センサ２１の構成を示す概略側面図である。図２に示すように、濃度検知センサ２１は、中間転写ベルト８を照射する発光部２２と、中間転写ベルト８からの反射光を受光する第１受光部２３及び第２受光部２４と、ビームスプリッタ２５と、から構成することもできる。

発光部２２には、中間転写ベルト８の表面に対して所定量傾いた角度で配置されたＬＥＤ等から成る発光素子２２ａと、発光素子２２ａから射出される光のうち、走査方向と平行なＰ波成分のみを透過する第１偏光フィルタ２２ｂと、が配置され、発光部２２からＰ偏光の測定光のみが中間転写ベルト８に入射されるようになっている。

中間転写ベルト８と第１及び第２受光部２３、２４との間には、ビームスプリッタ２５が配置されている。ビームスプリッタ２５は、中間転写ベルト８から反射した反射光を、第１受光部２３に向かう反射光と第２受光部２４に向かう反射光とに分離するためのものである。

第１受光部２３には、中間転写ベルト８からの反射光を受光するフォトダイオード等から成る第１受光素子２３ａと、第１受光素子２３ａとビームスプリッタ２５との間に配置された第２偏光フィルタ２３ｂと、が設けられている。第２偏光フィルタ２３ｂは、ビームスプリッタ２５で分離された反射光のうち、走査方向と平行なＰ波成分（正反射光）を透過するためのものである。これにより、第１受光素子２３ａは、反射光のうち正反射光のみを受光することができる。

第２受光部２４には、中間転写ベルト８からの反射光を受光するフォトダイオード等から成る第２受光素子２４ａと、第２受光素子２４ａとビームスプリッタ２５との間に配置された第３偏光フィルタ２４ｂと、が設けられている。第３偏光フィルタ２４ｂは、ビームスプリッタ２５で分離された反射光のうち、走査方向と垂直なＳ波成分（乱反射光）を透過するためのものである。これにより、第２受光素子２３ａは、反射光のうち乱反射光のみを受光することができる。

第１及び第２受光部２３、２４は、それぞれ受光した正反射光及び乱反射光を、センサ出力値（出力値）として、制御部３２（図３参照）に送信する。そして、ベタ濃度補正時には、制御部３０において、第１受光部２３及び第２受光部２４のうちいずれか一方（ここでは第１受光部２３を用いる）のセンサ出力値を用いて、予め、記憶部３２（図３参照）に記憶されているも目標値と比較して、ベタ濃度補正が行われる。

一方、中間調濃度補正時には、制御部３２において、第１受光部２３及び第２受光部２４のセンサ出力値の比率が求められ、予め、記憶部３２（図３参照）に記憶されているγテーブルと比較して、中間調濃度補正が行われる。

濃度検知センサ２１は、測定対象物までの距離を厳密に規定しておく必要があるため、図１に示すように、中間転写ベルト８表面までの距離変動の少ない駆動ローラ１１に対向するような位置に配置されており、中間転写ベルト８上の濃度補正パターンの形成位置に合わせて中間転写ベルト８の幅方向に位置決めされている。

なお、濃度検知センサ２１は中間転写ベルト８上の濃度補正パターンを検知可能な他の位置に配置しても良いが、例えば二次転写ローラ９よりも下流側に配置した場合、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにより濃度補正パターンが形成されてから濃度検知が行われるまでの時間が長くなり、さらに濃度補正パターンが二次転写ローラ９と接触することにより濃度補正パターンの表面状態が変化するおそれもある。そのため、図１のように画像形成部Ｐｄよりも下流側且つ二次転写ローラ９の接触位置よりも上流側に配置することが好ましい。

図３は、本発明のカラー画像形成装置の制御経路を示すブロック図である。図１及び図２と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置１００は、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、画像入力部３０、ＡＤ変換部３１、制御部３２、記憶部３３、操作パネル３４、定着部７、中間転写ベルト８及び濃度検知センサ２１等を含む構成である。

画像入力部３０は、画像形成装置１００がカラー複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される画像読取部であり、画像形成装置１００が図１に示すようなカラープリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部３０より入力された画像信号はＡＤ変換部３１においてデジタル信号に変換された後、記憶部３３内の画像メモリ４０に送出される。

記憶部３３は、画像入力部３０から入力されＡＤ変換部３１においてデジタル変換された印刷画像データをページ単位で記憶する画像メモリ４０、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される読み書き自在のＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４１、及び画像形成装置１００の制御用プログラムや制御上の必要な数値等の画像形成装置１００の使用中に変更されることがないデータ等が収められる読み出し専用のＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）４２を備えている。

また、ＲＡＭ４１には、第１周速比Ｒ１、第２周速比Ｒ２や、第１周速比Ｒ１のセンサ出力値と第２周速比Ｒ２のセンサ出力値とを関連付けたパラメータや、ベタ濃度補正時のセンサ出力値の目標値（目標濃度）や、濃度入力値と実際の濃度出力値（センサ出力値）とを関連づけて記憶したγテーブル等も格納されている。

操作パネル３４は、画像形成装置１００の状態や画像形成状況や印刷部数を表示するとともに、タッチパネルとして両面印刷や白黒反転等の機能や倍率設定、濃度設定など各種設定を行う液晶表示部、印刷部数の設定や画像形成装置１００がＦＡＸ機能を有する場合に相手方のＦＡＸ番号を入力等するためのテンキー、画像形成を開始するようにユーザが指示するスタートボタン、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられており、ユーザは操作パネル３４を操作して指示を入力することで、画像形成装置１００の各種の設定をし、画像形成等の各種機能を実行させる。

制御部３２は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）であり、設定されたプログラムに従って画像入力部３０、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、定着部７、及び用紙カセット１６（図１参照）からの用紙２８の搬送等を全般的に制御するとともに、画像入力部３０から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。露光装置４は、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に潜像を形成する。

さらに制御部３２は、キャリブレーションモードが設定されると、周速比Ｒを設定する機能、濃度検知センサ２１からのセンサ出力値を受信し、ベタ濃度補正パターン（第１基準画像）の各パッチ画像のセンサ出力値を目標値と比較する機能、比較結果に応じて現像バイアスレベルを設定するベタ濃度補正を行う機能、設定された現像バイアスレベルで中間調濃度補正パターン（第２基準画像）を形成し、階調パターンの各パッチ画像のセンサ出力値からγテーブルを用いて中間調濃度補正を行う機能を有している。

次に、本発明のカラー画像形成装置における濃度補正制御について説明する。図４は、第１周速比Ｒ１及び第２周速比Ｒ２における現像バイアスレベルとセンサ出力値との関係を示すグラフである。図４に示すように、周速比Ｒを第１周速比Ｒ１（図に□で表示）から第１周速比Ｒ１よりも小さい所定の第２周速比Ｒ２（図に●で表示）に下げると、２００Ｖ、２５０Ｖ、３００Ｖ及び３５０Ｖの各現像バイアスレベルにおいて、センサ出力値は略同程度に低下し、第２周速比Ｒ２で得られる曲線は第１周速比Ｒ１で得られる曲線と略平行となる。なお、ここでは第１周速比Ｒ１を１．４、第２周速比Ｒ２を１．１とした。

このように、第１周速比Ｒ１を第２周速比Ｒ２に下げても現像バイアスレベルとセンサ出力値との相対的な関係はほとんど変化しない。また、感光体ドラム１ａ〜１ｄに付着するトナーが多いベタ画像（高濃度部）では、トナー量の変化に対する正反射光量の変化が小さくなるため、検知センサ２１の第１受光部２３における出力特性を安定させることが困難となり、ベタ濃度補正精度が低下するおそれがある。

そこで、周速比Ｒを第１周速比Ｒ１から第２周速比Ｒ２に下げ、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に付着するトナー量を減らしてベタ濃度補正を行い、第１受光部２３における正反射光の検知精度を向上させることとした。さらに、周速比Ｒの変更回数が多くなると、ジッタ画像等の画像の不具合が発生するおそれがあるため、ベタ濃度補正時にのみ周速比Ｒを変更することとし、ベタ濃度補正を行った後、中間調濃度補正時には画像形成時と同様、第１周速比Ｒ１に戻すこととした。

なお、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周速Ｄを大きくすると駆動モータ（図示せず）の負担が大きくなるため、第１周速比Ｒ１から第２周速比Ｒ２への変更は、現像ローラ３ａａ〜３ｄａの周速Ｓを小さくすることが好ましい。従って、ここでは、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周速Ｄを一定にし、現像ローラ３ａａ〜３ｄａの周速Ｓを小さくすることにより、第１周速比Ｒ１を第２周速比Ｒ２へと変更することとした。また、第１周速比Ｒ１及び第２周速比Ｒ２における現像バイアスレベルとセンサ出力値との関係は、予備実験等により求めることができる。

次に、本発明のカラー画像形成装置における濃度補正制御について説明する。図５は、本発明の画像形成装置で実行される濃度補正制御を示すフローチャートである。図１〜図３を参照しながら、図５のステップに沿って濃度補正制御手順について説明する。

先ず、ユーザの操作により印字が開始されると（ステップＳ１）、制御部３２は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する現像ローラ３ａａ〜３ｄａの周速比Ｒを画像形成時の第１周速比Ｒ１から第２周速比Ｒ２に設定し（ステップＳ２）、検知センサ２１の受光部２３が検知を開始する（ステップＳ３）。

次にベタ濃度補正が実行され、制御部３２はベタ濃度補正パターンの形成を指示する（ステップＳ４）。ベタ濃度補正に用いられる濃度補正パターンの一例を図６に示す。本発明では、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色について、所定濃度（ここでは１００％）の濃度パターンを、現像ローラ３ａａ〜３ｄａ（図１参照）に印加される現像バイアスの印加条件を上記図４に示すように２００Ｖ〜３５０Ｖまで５０Ｖ毎に段階的に変更して複数組形成する。

現像ローラ３ａａ〜３ｄａには直流バイアスＶｄｃに交流バイアスＶａｃを重畳した現像バイアスが印加される。本実施形態では、直流バイアス値が２００Ｖ、２５０Ｖ、３００Ｖ、３５０Ｖの計４段階に変更するものとする。なお、ここでは直流バイアス値を段階的に変更したが、直流バイアス値に代えて、或いは直流バイアス値と共に、交流バイアスのピークツーピーク値、周波数、Ｄｕｔｙ比の少なくとも１つを段階的に変更した現像バイアスレベルを設定しても良い。

図６では、所定の現像バイアスレベル（例えば２００Ｖ）における各色のベタ濃度補正パターンを示しており、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの４色について１００％のパターンが計４個形成されている。なお、現像バイアスレベルが２５０Ｖ、３００Ｖ、３５０Ｖの場合も図６と同様のベタ濃度補正パターンが形成されるので、トータルで４×４＝１６個のパターンが中間転写ベルト８上に形成されることになる。ベタ濃度補正パターンの濃度設定は１００％に限らず、第１受光部２３により検知し制御部３２によりベタ濃度補正可能であれば、特に限定されるものではない。

次に、ステップＳ４で形成されたベタ濃度補正パターンの濃度を濃度検知センサ２１の第１受光部２３により検知し、センサ出力値が目標値となるような現像バイアスレベルを各色について設定する（ステップＳ５）。そして、ここでは各色の現像バイアスレベルが３００Ｖに設定されたとする。

このようにしてベタ濃度補正を行った後、制御部３２は、周速比Ｒを第２周速比Ｒ２から第１周速比Ｒ１に戻す設定を行い（ステップＳ６）、検知センサ２１の第１受光部２３及び第２受光部２４が検知を開始する（ステップＳ７）。また、ステップＳ６で設定された現像バイアスレベル３００Ｖにより、制御部３２は中間調濃度パターンの形成を指示し、中間調濃度補正を行う（ステップＳ８）。

中間調濃度補正に用いられる濃度補正パターンの一例を図７に示す。本発明では、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色について、所定順序の濃度段階（ここでは２０％、４０％、６０％、８０％、１００％の５段階）の階調パターンを、露光装置４の露光量（レーザ出力レベル）を段階的に変更して複数組形成する。なお、ここではトータルで４×５＝２０個のパターンが中間転写ベルト８上に形成される。

そして、中間調濃度パターンの濃度を第１受光部２３及び第２受光部２４により検知し、かかる濃度検知結果に基づきＲＡＭ４１に記憶されたγテーブルを用いて中間調濃度補正を行う。その後、印字が終了したか否かが判断され（ステップＳ９）、印字が継続している場合はステップＳ２に戻り、以下同様の手順（ステップＳ３〜Ｓ８）を繰り返す。

上記手順で濃度補正を行うことにより、ベタ濃度補正時にのみ周速比Ｒを第１周速比Ｒ１から第２周速比Ｒ２に変更するため、周速比Ｒの変更回数が少なく、キャリブレーション時間を極力短縮して画像形成効率を向上させると共に、ジッタ画像等の画像の不具合の発生を防止することができる。

また、ベタ濃度補正時に周速比Ｒを小さくすることにより、検知センサ２１の出力特性を安定させることができるため、ベタ濃度補正精度を高いレベルに維持することができる。さらに、ベタ濃度補正後に中間調濃度補正を行うことにより、中間調の濃度安定性や階調性を確保できるため、中間調濃度補正も高いレベルに維持することができる。

また、本実施形態では、現像装置３ａ〜３ｄに印加される現像バイアスの印加条件を段階的に変更してベタ濃度補正パターンを形成すると共にベタ濃度補正パターンの濃度検知結果に基づき現像バイアスレベルを設定してベタ濃度補正を行い、設定された現像バイアスレベルを用いて所定順序の階調パターンから成る中間調濃度補正パターンを形成すると共に中間調濃度補正を行った。

これにより、より迅速且つ高精度に現像バイアスの印加条件を設定し、より迅速且つ高精度に中間調濃度パターンの形成及び中間調濃度補正を行うことができる。また、本実施形態では、露光装置４の露光量を段階的に変更して形成された中間調濃度補正パターンを用いて中間調濃度補正を行ったため、より迅速且つ高精度に露光条件を設定することができる。

また、本実施形態では、検知手段２１に、第１受光部２３及び第２受光部２４を設け、第１受光部２３の検知結果に基づきベタ濃度補正を行ったため、複雑な制御を行うことなく簡単な構成でベタ濃度補正を行うことができ、濃度補正時間をより短縮すると共に、よりコストを減らすことができる。

なお、上記のキャリブレーションモードは、装置の電源投入時やユーザの操作により設定されるようにすることも、前回の濃度補正からの累積印字枚数が所定枚数に到達したとき設定されるようにすることもできる。

その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においてはベタ濃度パターンの目標濃度は、各色について同一とすることも、各色に対し個別に設定することもできる。また、ここではベタ画像濃度パターンを形成する現像ベイアスレベルの濃度段階を４段階、中間調濃度パターンを形成する階調パターンの濃度段階を５段階としたが、これらに限らず、複数段階であれば３段階以下としても良いし、５段階以上としても良い。

また、現像ベイアスレベルの濃度段階数と階調パターンの濃度段階数とを同一にすることも可能である。現像バイアスレベルや階調パターンの濃度段階が多段階になるにつれて、対応する画像濃度との関係を精確に把握できる反面、形成されるパターンの数も多くなるため濃度補正に要する時間も長くなる。従って、上記実施形態のように４〜５段階程度が好ましい。

また、上記実施形態では、第１周速比Ｒ１を１．４、第２周速比Ｒ２を１．１としたが、第１及び第２周速比Ｒ１、Ｒ２は、これらに特に限定されるものではない。第１周速比Ｒ１は、画像形成条件等に応じて適宜設定することができ、例えば約１．２〜２程度とすることができる。

また、第２周速比Ｒ２が大きくなると感光体ドラム１ａ〜１ｄに対するトナー付着量を十分に減らすことができず検知精度が十分に向上しないおそれがあり、小さくなるとトナー付着量が少なすぎて検知が困難になるおそれがある。従って、例えばかかる観点を考慮して第２周速比Ｒ２を適宜設定することができ、例えば、第２周速比Ｒ２を、第１周速比Ｒ１に対して約６０〜８０％程度とすることが好ましい。

また、本実施形態では、中間転写ベルト８に形成された濃度補正パターンを検知したが、その他、直接転写方式のタンデム型カラー画像形成装置を用いる場合には、用紙を搬送する搬送ベルトを印字媒体とし、該搬送ベルト上に形成された濃度補正パターンを検知することもできる。

また本発明は、図１に示したような中間転写ベルト８上に各色のトナー像を順次積層して形成されたフルカラー画像を用紙上に一度に転写するタンデム型カラー画像形成装置に限らず、ロータリー方式のカラー画像形成装置、モノクロ複写機及びモノクロプリンタ、ファクシミリ等の種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。

本発明は、像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する露光装置と、現像剤担持体を有し、前記露光装置により形成された静電潜像を現像する現像装置とを含む画像形成部と、該画像形成部により印字媒体に形成された基準画像の濃度を検知する検知手段と、該検知手段の検知結果に基づいてベタ濃度補正及び中間調濃度補正を行う制御手段と、を備えた画像形成装置において、画像形成時における前記現像剤担持体の前記像担持体に対する周速比を所定の第１周速比とするとき、前記制御手段は、前記周速比を前記第１周速比よりも小さい所定の第２周速比に可変してベタ濃度補正を行い、前記ベタ濃度補正後、前記周速比を前記第２周速比から前記第１周速比に可変して中間調濃度補正を行うものである。

これにより、簡単な構成で濃度補正時間を極力短くして画像形成効率を向上し、画質の不具合の発生を防止すると共にベタ濃度及び中間調濃度補正の精度も高いレベルで維持すすることができる。

また、制御手段が、現像装置に印加される現像バイアスの印加条件を段階的に可変して形成した第１基準画像の濃度検知結果に基づき現像バイアスレベルを設定してベタ濃度補正を行い、かかる補正において設定された現像バイアスレベルを用いて所定順序の階調パターンから形成した第２基準画像の濃度検知結果に基づき中間調濃度補正を行うことにより、より迅速且つ高精度に現像バイアスの印加条件を設定すると共に、より迅速且つ高精度に第２基準画像の形成及び中間調濃度補正を行うことができる。

また、制御手段が、露光装置の露光量を段階的に可変して形成された第１基準画像を用いて中間調濃度補正を行うことにより、より迅速且つ高精度に露光条件を設定することができる。また、検知手段が、印字媒体に測定光を照射し、印字媒体からの反射光のうち正反射光及び乱反射光を受光して制御手段に出力可能であり、制御手段が、正反射光及び乱反射光のうちいずか一方の出力値に基づきベタ濃度補正を行うことにより、濃度補正時間をより短縮すると共にコストを減らすことができる。

は、本発明のカラー画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 は、本発明のカラー画像形成装置に用いられる検知センサ２１の構成を示す概略側面図である。 は、本発明のカラー画像形成装置の制御経路を示すブロック図である。 は、第１周速比Ｒ１及び第２周速比Ｒ２における現像バイアスレベルとセンサ出力値の関係を示すグラフである。 は、本発明の画像形成装置で実行される濃度補正制御を説明するフローチャートである。 は、ベタ濃度制御で用いられる濃度補正パターンの一例を示す図である。 は、中間調濃度制御で用いられる濃度補正パターンの一例を示す図である。

符号の説明

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
２ａ〜２ｄ 帯電器
３ａ〜３ｄ 現像装置
３ａａ〜３ｄａ 現像ローラ
４ 露光装置
６ａ〜６ｄ 一次転写ローラ
７ 定着部
８ 中間転写ベルト（印字媒体）
９ 二次転写ローラ
２１ 濃度検知センサ（検知手段）
２２ 発光部
２３ 第１受光部
２４ 第２受光部
３２ 制御部（制御手段）
３３ 記憶部
３４ 操作パネル
４１ ＲＡＭ
４２ ＲＯＭ
１００ 画像形成装置

Claims (3)

1. 像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する露光装置と、現像剤担持体を有し前記露光装置により形成された静電潜像を現像する現像装置とを含む画像形成部と、
   該画像形成部により印字媒体に形成された基準画像の濃度を検知する検知手段と、
   該検知手段の検知結果に基づいてベタ濃度補正及び中間調濃度補正を行う制御手段と、
   を備えた画像形成装置において、
   画像形成時における前記現像剤担持体の前記像担持体に対する周速比を所定の第１周速比とするとき、
   前記制御手段は、前記周速比を前記第１周速比よりも小さい所定の第２周速比に可変してベタ濃度補正を行い、前記ベタ濃度補正後、前記周速比を前記第２周速比から前記第１周速比に可変して中間調濃度補正を行うものであって、
   前記現像装置に印加される現像バイアスの印加条件を段階的に可変して所定濃度の濃度パターンから成る第１基準画像を形成すると共に前記第１基準画像の濃度検知結果に基づき現像バイアスレベルを設定して前記ベタ濃度補正を行い、
   前記ベタ濃度補正において設定された前記現像バイアスレベルを用いて所定順序の階調パターンから成る第２基準画像を形成すると共に前記第２基準画像の濃度検知結果に基づき中間調濃度補正を行う
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記露光装置の露光量を段階的に可変して形成された前記第２基準画像を用いて前記中間調濃度補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記検知手段は、前記印字媒体に測定光を照射し、前記印字媒体からの反射光のうち正反射光及び乱反射光を受光して前記制御手段に出力可能であり、
   前記制御手段は、前記正反射光及び乱反射光のうちいずか一方の出力値に基づき前記ベタ濃度補正を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。